探针、探测金属离子的方法、与探测化学/生化分子的方法

申请号 CN201510456980.0 申请日 2015-07-30 公开(公告)号 CN105717077A 公开(公告)日 2016-06-29
申请人 财团法人工业技术研究院; 发明人 陈振泰; 江佩馨;
摘要 本 发明 提供探测 金属离子 与化学/生化分子的方法,包括:提供探针,且探针包括: 荧光 性金纳米簇;以及还原剂与螯合剂,担载于荧光性金纳米簇的表面,其中探针由还原剂还原金离子而成,且金离子与还原剂的摩尔比例介于1:0.7至1:1.9之间。探针能够与 水 溶液中的多种金属离子作用产生不同的荧光 光谱 变化,并且藉由化学/生化分子与金属离子交互作用所造成的荧光差异探测化学/生化分子。
权利要求

1.一种探针,包括:
荧光性金纳米簇;以及
还原剂,担载于该荧光性金纳米簇的表面,
其中该探针由该还原剂还原金离子而成,且该金离子与该还原剂的摩比例为1:0.7至
1:1.9。
+
2.如权利要求1所述的探针,其中该还原剂包括麸胱甘肽,且该探针用以探测Ag 、
3+ 4+ 3+ 3+ 2+ 3+ 2+
Gd 、Zr 、Fe 、Ga 、Pb 、Eu 、或Cu 。
3.如权利要求1所述的探针,还包括担载于该金纳米簇表面的螯合剂。
+
4.如权利要求3所述的探针,其中该螯合剂包括麸胱甘肽,且该探针用以探测Ag 、
3+ 3+ 4+ 3+ 2+ 3+ 2+ 3+ 2+
Gd 、Al 、Zr 、Fe 、Cd 、Ga 、Pb 、Eu 、或Cu 。
5.如权利要求3所述的探针,其中该螯合剂包括N-[Nα,Nα-双(羧甲基)-离胺
2+ 2+ + 3+ 3+ 4+ 2+ 3+ 2+
酸]-12-巯基月桂酰胺,且该探针用以探测Co 、Ni 、Ag、Gd 、Al 、Zr 、Zn 、Fe 、Cd 、
3+ 2+ 3+ 2+
Ga 、Pb 、Eu 、或Cu 。
6.如权利要求3所述的探针,还包括金属离子,该金属离子螯合至该还原剂与该螯合剂,且该探针用以探测化学/生化分子。
7.如权利要求6所述的探针,其中该还原剂包括麸胱甘肽,该螯合剂包括麸胱甘肽,该
3+
金属离子包括Gd ,且该化学/生化分子含有磷酸根。
8.如权利要求1所述的探针,还包括金属离子,该金属离子螯合至该还原剂,且该探针用以探测化学/生化分子。
3+
9.如权利要求8所述的探针,其中该还原剂包括麸胱甘肽,该金属离子包括Gd ,且该化学/生化分子含有磷酸根。
10.一种探测金属离子的方法,包括:
提供探针,且该探针包括:
荧光性金纳米簇;以及
担载于该荧光性金纳米簇的表面的还原剂,
其中该探针由该还原剂还原金离子而成,且该金离子与该还原剂的摩尔比例为1:0.7至1:1.9;以及
混合该探针与待测溶液以形成混合物,藉由该探针的荧光光谱与该混合物的荧光光谱的差异,分析该待测溶液中是否含有特定金属离子。
11.如权利要求10所述的探测金属离子的方法,其中该还原剂包括麸胱甘肽,且该金+ 3+ 4+ 3+ 3+ 2+ 3+ 2+
属离子包括Ag、Gd 、Zr 、Fe 、Ga 、Pb 、Eu 、或Cu 。
12.如权利要求10所述的探测金属离子的方法,还包括担载于该金纳米簇的表面的螯合剂。
13.如权利要求12所述的探测金属离子的方法,其中该还原剂包括麸胱甘肽,该螯合+ 3+ 3+ 4+ 3+ 2+ 3+ 2+ 3+ 2+
剂包括麸胱甘肽,且该金属离子包括Ag、Gd 、Al 、Zr 、Fe 、Cd 、Ga 、Pb 、Eu 、或Cu 。
14.如权利要求12所述的探测金属离子的方法,其中该还原剂包括麸胱甘肽,该螯合
2+
剂包括N-[Nα,Nα-双(羧甲基)-离胺酸]-12-巯基月桂酰胺,且该金属离子包括Co 、
2+ + 3+ 3+ 4+ 2+ 3+ 2+ 3+ 2+ 3+ 2+
Ni 、Ag、Gd 、Al 、Zr 、Zn 、Fe 、Cd 、Ga 、Pb 、Eu 、或Cu 。
15.一种探测化学/生化分子的方法,包括:
提供探针,且该探针包括:
荧光性金纳米簇;
担载于该荧光性金纳米簇的表面的还原剂;以及
金属离子,螯合至该还原剂,
其中该探针由该还原剂还原金离子而成,其中该金离子与该还原剂的摩尔比例为
1:0.7至1:1.9;以及
混合该探针与待测溶液以形成混合物,藉由该探针的荧光光谱与该混合物的荧光光谱的差异,分析该待测溶液中是否含有特定化学/生化分子。
16.如权利要求15所述的探测化学/生化分子的方法,其中该还原剂包括麸胱甘肽,该
3+
金属离子包括Gd ,且该化学/生化分子含有磷酸根。
17.如权利要求15所述的探测化学/生化分子的方法,还包括担载于该金纳米簇的表面的螯合剂,且该金属离子亦螯合至该螯合剂。
18.如权利要求17所述的探测化学/生化分子的方法,其中该还原剂包括麸胱甘肽,该
3+
螯合剂包括麸胱甘肽,且该金属离子包括Gd ,且该化学/生化分子含有磷酸根。

说明书全文

探针、探测金属离子的方法、与探测化学/生化分子的方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及探测金属离子与化学/生化分子的探针,更特别地涉及其制作方法与探测方法。【背景技术】
[0002] 在生物体内,金属离子参与许多重要的生化反应,多种金属离子如Fe、Cu、Co、Mn、Zn、Ca、Mg、K、Na等是维持生命活动所必须不可缺少的。这些金属离子通常具有神经脉冲传送、肌肉收缩及细胞活性调节的功能,或是会与生化分子相互作用进而造成生化分子的构形或是功能发生变化,因此在各种生物系统中都扮演重要的生理色。另一方面,因工业造成的重金属污染如铅、镉及汞可以通过食物链经生物浓缩进入人体,直接影响着人类健康和自然生态环境。因此开发快速检测金属离子的分析方法是当前迫切的需求。传统金属离子的探测方法是使用原子吸收光谱法、感应耦合电浆质谱法、原子荧光法、化学滴定法、电化学分析法以及比色法,这些方法普遍存在有仪器价格昂贵、样品需求量大、样品前处理步骤复杂及无法即时探测的缺点,因此,开发一种微量、简单、快速、高效的金属离子检测方法,并且进一步应用于检测生化分子,有着重大的实用意义和市场前景。【发明内容】
[0003] 本发明一实施例提供探针,包括:荧光性金纳米簇;以及担载于荧光性金纳米簇的表面的还原剂,其中探针由还原剂还原金离子而成,且金离子与还原剂的摩尔比例介于1:0.7至1:1.9之间。
[0004] 本发明一实施例提供探测金属离子的方法,包括:提供探针,且探针包括:荧光性金纳米簇;以及担载于荧光性金纳米簇的表面的还原剂,其中探针由还原剂还原金离子而成,且金离子与还原剂的摩尔比例介于1:0.7至1:1.9之间;以及混合探针与待测溶液以形成混合物,藉由探针的荧光光谱与混合物的荧光光谱差异,分析待测溶液中是否含有特定金属离子。
[0005] 本发明一实施例提供探测化学/生化分子的方法,包括:提供探针,且探针包括:荧光性金纳米簇;担载于荧光性金纳米簇的表面的还原剂;以及螯合至还原剂的金属离子,其中探针由还原剂还原金离子而成,其中金离子与还原剂的摩尔比例1:0.7至1:1.9之间;以及混合探针与待测溶液以形成混合物,藉由探针的荧光光谱与混合物的荧光光谱的差异,分析待测溶液是否含有特定化学/生化分子。
附图说明】
[0006] 图1为本发明一实施例中,荧光性金纳米簇组合物的制造流程示意图。
[0007] 图2为本发明一实施例中,探针探测化学/生化分子的示意图。
[0008] 图3A-3B、4、5、与6为本发明实施例中,不同Au:GSH的摩尔比例制备的荧光性金纳米簇组合物的特定荧光波长
[0009] 图7A-7E与8A-8E为本发明实施例中,不同Au:GSH的摩尔比例制备的荧光性金纳米簇组合物对含硫醇基物质液体待测物的检测结果。
[0010] 图9A-9D、10A-10D、与11A-11D为本发明实施例中,不同Au:GSH的摩尔比例制备的荧光性金纳米簇组合物对含硫醇基物质液体待测物的检测结果。
[0011] 图12为本发明一实施例中,荧光性金纳米簇组合物与或GSH溶液混合后的检测结果比较图。
[0012] 图13A、13B、与13C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Ca2+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0013] 图14A、14B、与14C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Mg2+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0014] 图15A、15B、与15C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Co2+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0015] 图16A、16B、与16C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Ni2+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0016] 图17A、17B、与17C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Ag+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0017] 图18A、18B、与18C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Gd3+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0018] 图19A、19B、与19C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Al3+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0019] 图20A、20B、与20C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Zr4+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0020] 图21A、21B、与21C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Zn2+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0021] 图22A、22B、与22C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Cu2+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0022] 图23A、23B、与23C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Cd2+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0023] 图24A、24B、与24C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Ga3+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0024] 图25A、25B、与25C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Pb2+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0025] 图26A、26B、与26C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Eu3+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0026] 图27A、27B、与27C为本发明一实施例中,分别为探针A、B、与C及Fe3+离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0027] 图28A与28B为为本发明一实施例中,探针D对Cu2+离子溶液的定性及定量分析图。
[0028] 图29为本发明一实施例中,探针E与含化学/生化分子的溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0029] 【附图标记说明】
[0030] 11、12、13为步骤【具体实施方式】
[0031] 请参照图1,其为本发明一实施例所述的荧光性金纳米簇组合物的制备流程图。首先,步骤11混合金离子溶液与还原剂溶液,以得到第一混合液。在本发明一实施例中,金离子溶液可为四氯金酸溶液、氯化金溶液、亚硫酸金溶液、或上述的组合。上述还原剂可为麸胱甘肽。当金离子与还原剂的摩尔比例介于1:0.9至1:1.4时,生成的金纳米簇组合物在600-650nm及800-850nm同时具有双荧光发射峰。当金离子与还原剂的摩尔比例介于1:0至1:0.6时,混合溶液无任何荧光发射峰。当金离子与还原剂摩尔比例介于1:1.5至1:2时,则会使金纳米簇组合物的荧光发射峰开始变形。随着还原剂的比例增加,金纳米簇组合物在700nm的单一荧光发射峰强度会逐渐减弱。
[0032] 接着进行步骤12,加热第一混合液以得到第二混合液。在本发明一实施例中,加热反应可为一般常用的加热方式如干浴加热槽微波加热。在本发明一实施例中,微波加热的微波功率介于270W至450W之间,加热时间介于10分钟至60分钟之间。若微波加热的功率过低或加热时间过短,将无法使金离子充分反应形成荧光性金纳米簇组合物。若微波加热的功率过高及/或加热时间过长,则容易生成粒径较大的金纳米粒子。加热制程形成的第二混合液中含有荧光性金纳米簇组合物,且还原剂以部分型态担载(capping)于荧光性金纳米簇的表面。所谓的部分型态指还原剂未完全覆盖金纳米簇的表面,且金纳米簇表面仍保有空位。
[0033] 最后,可进行步骤13以离心第二混合液,并收集离心后的上层液以得到荧光性金纳米簇组合物。在收集含荧光性金纳米簇组合物的上层液后,将上层液置于4℃箱中保存备用。在一实施例中,离心步骤的转速介于10000rpm-14000rpm之间。在另一实施例中,离心步骤的条件(包括转速、时间和次数等)无需特别限制,只要可以达到分离前述荧光性金纳米簇组合物的目的即可。
[0034] 在本发明一实施例中,重复上述步骤11-13,差异在于金离子与还原剂的摩尔比例介于1:0.7至1:0.8之间,而其他加热步骤与离心步骤的制程参数与前述实施例类似。经上述步骤后,还原剂亦以部分型态担载(capping)于荧光性金纳米簇的表面,且此荧光性金纳米簇组合物于800nm至900nm之间具有单一荧光发射峰。
[0035] 荧光性金纳米簇组合物的特殊光学性质亦可作为讯号分子,视不同应用需求发展特殊修饰及嫁接技术,可作为检测、影像、及药物释放治疗等生物医学,亦可将其光谱发光特性作为新光电材料,应用环安、食品安全、及食品工业检测。
[0036] 在本发明一实施例中,上述荧光性金纳米簇组合物可直接作为探测Ag+、Gd3+、Zr4+、3+ 3+ 2+ 3+ 2+
Fe 、Ga 、Pb 、Eu 、或Cu 的探针。在本发明另一实施例中,可在制备荧光性金纳米簇组合物后,再将荧光性金纳米组合物与螯合剂混合,使螯合剂担载于金纳米簇的表面。在本发+ 3+ 3+ 4+ 3+ 2+ 3+
明一实施例中,螯合剂可为麸胱甘肽,且此探针用以探测Ag、Gd 、Al 、Zr 、Fe 、Cd 、Ga 、
2+ 3+ 2+
Pb 、Eu 、或Cu 。在本发明另一实施例中,螯合剂可为N-[Nα,Nα-双(羧甲基)-离胺
2+ 2+ + 3+ 3+ 4+ 2+ 3+ 2+
酸]-12-巯基月桂酰胺,且此探针用以探测Co 、Ni 、Ag、Gd 、Al 、Zr 、Zn 、Fe 、Cd 、
3+ 2+ 3+ 2+
Ga 、Pb 、Eu 、或Cu 。以探针探测金属离子的方法可为混合探针与待测溶液以形成混合物,藉由探针的荧光光谱与混合物的荧光光谱的差异,分析待测溶液中是否含有特定金属离子。
[0037] 在本发明一实施例中,上述荧光性金纳米簇组合物(表面担载有螯合剂)可与金属离子混合,使金属离子螯合至还原剂与螯合剂以形成探针,且此探针用以探测化学/生化分子。在本发明一实施例中,还原剂包括麸胱甘肽,螯合剂包括麸胱甘肽,金属离子包括3+
Gd ,且化学/生化分子含有磷酸根。举例来说,化学/生化分子可为磷酸钠、焦磷酸钠、或去腺苷三磷酸盐。在本发明一实施例中,上述荧光性金纳米簇组合物(表面未担载有螯合剂)可与金属离子混合,使金属离子螯合至还原剂以形成探针,且此探针用以探测化学/
3+
生化分子。在本发明一实施例中,还原剂包括麸胱甘肽,金属离子包括Gd ,且化学/生化分子含有磷酸根。举例来说,化学/生化分子可为磷酸钠、焦磷酸钠、或去氧腺苷三磷酸盐。
[0038] 为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举多个实施例配合所附图示,作详细说明如下:
[0039] 实施例
[0040] 荧光性金纳米簇组合物的制备
[0041] 实施例1
[0042] 分别配制5mM的四氯金酸水溶液与5mM的麸胱甘肽(L-Glutathione,GSH)水溶液。取0.2mL四氯金酸水溶液及0.2mL麸胱甘肽水溶液(四氯金酸与麸胱甘肽的摩尔比例为1:1)于微量离心管中,并以试管震荡器充分搅拌5分钟以获得第一混合液,打开微量离心管并置于微波炉中,将微波功率设定在270W加热30分钟,再将功率调整至450W加热30分钟以获得第二混合液。将微量离心管冷却至室温,对微量离心管进行离心步骤(于
12000rpm下离心10分钟)。离心后收集微量离心管的上层液以获得含荧光性金纳米簇组合物的液体。本发明的制备方法,可藉由调控四氯金酸水溶液和麸胱甘肽水溶液的含量比例,来调整所欲得到的荧光发射峰的范围。
[0043] 实施例2
[0044] 分别配制5mM的四氯金酸水溶液与5mM的麸胱甘肽(L-Glutathione,GSH)水溶液。取0.2mL四氯金酸水溶液及0.2mL麸胱甘肽水溶液(四氯金酸与麸胱甘肽的摩尔比例为1:1)于玻璃样品管中,并以试管震荡器充分搅拌10秒以获得第一混合液。打开玻璃样品管并置于干浴加热槽中,由室温升温至120℃加热10分钟,于120℃下再加热50分钟以获得第二混合液。将玻璃样品管冷却至室温,对玻璃样品管进行离心步骤(于12000rpm下离心10分钟)。离心后收集玻璃样品管的上层液以获得荧光性金纳米簇组合物。
[0045] 实施例3
[0046] 实验步骤与实施例1相同,但改变麸胱甘肽水溶液的浓度,使四氯金酸与麸胱甘肽的摩尔比例分别为Au:GSH=1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6,摩尔比例为1:1.1的荧光性金纳米簇组合物仍具有双发射峰的特性,Au:GSH=1:1.2的荧光性金纳米簇组合物的发射峰开始变形,如图3A-3B所示。
[0047] 实施例4
[0048] 实验步骤与实施例2相同,但改变麸胱甘肽水溶液的浓度,使四氯金酸与麸胱甘肽的摩尔比例分别为Au:GSH=1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4,生成的荧光性金纳米簇组合物仍具有双发射峰的特性,如图4所示。
[0049] 实施例5
[0050] 实验步骤与实施例1相同,但改变麸胱甘肽水溶液的浓度,使得到的四氯金酸与麸胱甘肽的摩尔比例为1:0.8,测量到的图谱如图3A所示。值得注意的是,在该比例下,荧光性金纳米簇组合物在600-650nm及800-850nm并无双荧光发射峰的特性,取而代之为在近红外光范围有大于波长800nm的单一荧光发射峰。
[0051] 比较例1
[0052] 实验步骤与实施例1相同,但改变麸胱甘肽水溶液的浓度,使得到的四氯金酸与麸胱甘肽的摩尔比例分别为Au:GSH=1:0、1:0.1、1:0.2、1:0.4及1:0.6,由这些条件制得的产物不具荧光性,图谱结果如图5所示。
[0053] 比较例2
[0054] 实验步骤与实施例1相同,但改变麸胱甘肽水溶液的浓度,使得到的四氯金酸与麸胱甘肽的摩尔比例分别为Au:GSH=1:1.7、1:1.8、1:1.9及1:2,由这些条件制得的产物逐渐变成位于700nm的单一发射峰且随着GSH的比例增加发射强度逐渐减弱,图谱结果如图6所示。
[0055] 麸胱甘肽以部分型态担载(capping)于荧光性金纳米簇表面的证明
[0056] 分别取15μL由比较例1得到的产物(Au:GSH=1:0、1:0.1、1:0.2、1:0.4、1:0.6),额外分别再加入15μL不同浓度麸胱甘肽溶液(0.05mM、0.1mM、0.25mM、0.5mM、
0.75mM、1mM、1.5mM、2mM、2.5mM、3mM、及4mM)于黑色微盘中混合均匀(1分钟),将该黑色微盘置入荧光光谱分析系统,以激发波长365nm进行荧光光谱分析。由图7A-7E可知,比较例
1的产物在添加麸胱甘肽溶液后无明显荧光发射变化。
[0057] 分别取15μL由实施例1(Au:GSH=1:1)与实施例3(Au:GSH=1:1.1,1:1.2、1:1.3、1:1.4)得到的含有荧光性金纳米簇组合物的液体,额外分别再加入15μL不同浓度麸胱甘肽溶液(0.05mM、0.1mM、0.25mM、0.5mM、0.75mM、1mM、1.5mM、2mM、2.5mM、3mM、及4mM)于黑色微盘中混合均匀(1分钟),将该黑色微盘置入荧光光谱系统,以激发波长365nm进行荧光光谱分析。由图8A-8E可知,实施例1与实施例3的荧光性金纳米簇组合物在添加麸胱甘肽溶液后,在600-650nm波长荧光强度增加,800-850nm波长荧光强度减少。特别是Au:GSH=1:1、1:1.1、及1:1.2时,消长变化最为明显。由结果推知为麸胱甘肽以部分型态担载(capping)于荧光性金纳米簇表面,使合成出的荧光性金纳米簇组合物仍有空位让后续再添加的麸胱甘肽可以再键结而造成荧光发射变化。
[0058] 当Au:GSH的摩尔比例介于1:1.3~1:1.4时,额外加入15μL不同浓度麸胱甘肽溶 液(0.05mM、0.1mM、0.25mM、0.5mM、0.75mM、1mM、1.5mM、2mM、2.5mM、3mM、及4mM) 时,1:1.3~1:1.4荧光发射光谱已开始形变位移且消长变化较小。推测是较多麸胱甘肽担载(capping)于荧光性金纳米簇组合物的原始表面造成空位较少,因此,额外再添加的麸胱甘肽仅能键结在少数位置所致。
[0059] 荧光性金纳米簇组合物添加麸胱甘肽的荧光强度分析
[0060] 将波长在630nm的荧光发射增强差值加上波长在810nm的发射减弱差值定义为△RFU,可观察荧光强度变化与麸胱甘肽浓度之间的关系。由于麸胱甘肽在合成过程中同时扮演还原剂和担载剂(capping agent)的角色,推测当合成使用麸胱甘肽的浓度较低会导致粒径较大的荧光性金纳米簇组合物生成,同时表面能够与硫醇(thiol)作用的Au(I)数量少,因此额外再添加麸胱甘肽能与荧光性金纳米簇组合物的键结空位变少,导致荧光强度变化量较小。随着合成使用麸胱甘肽的浓度增加时会生成粒径较小的荧光性金纳米簇,同时表面能够与硫醇(thiol)作用的Au(I)数量变多,因此添加硫醇所导致的荧光强度变化量较大。当Au:GSH的摩尔比例介于1:0.8~1:1.2时,其△RFU相对于后续添加的GSH量如图9A-9D所示。
[0061] 本申请另一实施例,当Au:GSH的摩尔比例介于1:1.3~1:1.6时,由于荧光性金纳米簇组合物表面被麸胱甘肽担载(capping)的数量较多,因此在添加麸胱甘肽的测试中荧光强度的变化量较低且有较早饱和的趋势,结果如图10A-10D所示。
[0062] 本申请再一实施例,当Au:GSH的摩尔比例介于1:1.7~1:1.9时,由于荧光性金纳米簇组合物表面被麸胱甘肽担载(capping)的数量较多,因此在添加麸胱甘肽的测试中荧光强度的变化量较低且有较早饱和的趋势,结果如图11A至11C所示。图11D为Au:GSH的摩尔比分别为1:1.2、1:1.4、与1:1.7的比较图。
[0063] 以本申请合成方法,当四氯金酸与麸胱甘肽的摩尔比例为1:0.8~1:1.2时,所得到的荧光性金纳米簇组合物随着添加麸胱甘肽的浓度愈高,其于600-650nm的发射增强,而于800-850nm的发射减弱。当四氯金酸与麸胱甘肽的摩尔比例为1:1.8~1:1.9时,所得到的荧光性金纳米簇组合物随着添加麸胱甘肽的浓度愈高,荧光发射的总变化量皆有增加而逐渐饱和的趋势。同时,以较高麸胱甘肽浓度合成的荧光性金纳米簇组合物有较早饱和的趋势。由结果得知,控制四氯金酸与麸胱甘肽比例,可调控荧光性金纳米簇表面被麸胱甘肽担载(capping)的多寡。
[0064] 另,亦可参考图12,荧光性金纳米簇组合物与后续添加的麸胱甘肽反应后,可使荧光光谱改变,如630nm波长荧光强度增加,810nm波长荧光强度减少。也因为前述特性本申请的荧光性金纳米簇组合物可以作为检测含硫醇待测物的平台。
[0065] 本申请虽然能藉由荧光光谱来判定荧光发射峰的变化,亦可视应用肉眼观察发射强度变化判定。
[0066] 探测金属离子的探针的制备
[0067] 探针A
[0068] 取实施例3的荧光性金纳米簇组合物(Au:GSH=1:1.1)的溶液以去离子水稀释10倍后取15μL与水(15μL)混合作为探针A。
[0069] 探针B
[0070] 取实施例3的荧光性金纳米簇组合物(Au:GSH=1:1.1)的溶液以去离子水稀释10倍后取15μL与0.1mM麸胱甘肽水溶液(15μL)混合作为探针B。在探针B中,后续添加的麸胱甘肽是用以作为螯合剂。
[0071] 探针C
[0072] 取实施例3的荧光性金纳米簇组合物(Au:GSH=1:1.1)的溶液以去离子水与二甲基亚砜的混合溶液(体积比7/2)稀释10倍后,取15μL与0.05mM的N-[Nα,Nα-双(羧甲基)-离胺酸]-12-巯基月桂酰胺(N-[Nα,Nα-Bis(carboxymethyl)-L-lysine]-12-mercaptododecanamide,简称硫醇化-NTA)溶于二甲基亚砜的溶液(15μL)混合作为探针C。在探针C中,后续添加的硫醇化-NTA是用以作为螯合剂。
[0073] 探针D
[0074] 取实施例3的荧光性金纳米簇组合物(Au:GSH=1:1.1)的溶液以去离子水稀释10倍后取15μL与0.2mM麸胱甘肽水溶液(15μL)混合作为探针D。在探针D中,后续添加的麸胱甘肽是用以作为螯合剂。
[0075] 探针E
[0076] 取实施例3的荧光性金纳米簇组合物(Au:GSH=1:1.1)的溶液以去离子水稀释3+
10倍后取15μL与0.2mM麸胱甘肽水溶液(15μL)、Gd 离子溶液(100μM,15μL)混合10
3+
分钟作为探针E。在探针E中,后续添加的麸胱甘肽是用以作为螯合剂,而后续添加的Gd离子是用以作为金属离子。
[0077] 探测金属离子
[0078] 实施例6
[0079] 分别取探针A、B、与C,各自与Ca2+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行2+
荧光光谱分析。图13A、13B、与13C分别为探针A、B、与C及Ca 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0080] 实施例7
[0081] 分别取探针A、B、与C,各自与Mg2+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行2+
荧光光谱分析。图14A、14B、与14C分别为探针A、B、与C及Mg 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0082] 实施例8
[0083] 分别取探针A、B、与C,各自与Co2+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行2+
荧光光谱分析。图15A、15B、与15C分别为探针A、B、与C及Co 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0084] 实施例9
[0085] 分别取探针A、B、与C,各自与Ni2+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行2+
荧光光谱分析。图16A、16B、与16C分别为探针A、B、与C及Ni 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0086] 实施例10
[0087] 分别取探针A、B、与C,各自与Ag+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行+荧光光谱分析。图17A、17B、与17C分别为探针A、B、与C及Ag离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0088] 实施例11
[0089] 分别取探针A、B、与C,各自与Gd3+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行3+
荧光光谱分析。图18A、18B、与18C分别为探针A、B、与C及Gd 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0090] 实施例12
[0091] 分别取探针A、B、与C,各自与Al3+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行3+
荧光光谱分析。图19A、19B、与19C分别为探针A、B、与C及Al 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0092] 实施例13
[0093] 分别取探针A、B、与C,各自与Zr4+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行4+
荧光光谱分析。图20A、20B、与20C分别为探针A、B、与C及Zr 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0094] 实施例14
[0095] 分别取探针A、B、与C,各自与Zn2+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行2+
荧光光谱分析。图21A、21B、与21C分别为探针A、B、与C及Zn 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0096] 实施例15
[0097] 分别取探针A、B、与C,各自与Cu2+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行2+
荧光光谱分析。图22A、22B、与22C分别为探针A、B、与C及Cu 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0098] 实施例16
[0099] 分别取探针A、B、与C,各自与Cd2+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行2+
荧光光谱分析。图23A、23B、与23C分别为探针A、B、与C及Cd 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0100] 实施例17
[0101] 分别取探针A、B、与C,各自与Ga3+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行3+
荧光光谱分析。图24A、24B、与24C分别为探针A、B、与C及Ga 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0102] 实施例18
[0103] 分别取探针A、B、与C,各自与Pb2+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行2+
荧光光谱分析。图25A、25B、与25C分别为探针A、B、与C及Pb 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0104] 实施例19
[0105] 分别取探针A、B、与C,各自与Eu3+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行3+
荧光光谱分析。图26A、26B、与26C分别为探针A、B、与C及Eu 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0106] 实施例20
[0107] 分别取探针A、B、与C,各自与Fe3+离子溶液(100μM,15μL)混合10分钟后进行3+
荧光光谱分析。图27A、27B、与27C分别为探针A、B、与C及Fe 离子溶液混合前后的荧光光谱比较图。
[0108] 实施例21
[0109] 取探针D,各自与不同浓度(0.5μM、1μM、2.5μM、5μM、10μM、25μM、50μM、2+
100μM)的Cu 离子溶液(15μL)混合10分钟后进行荧光光谱分析。图28A为探针D与
2+
不同浓度的Cu 离子溶液混合后的荧光光谱,而图28B为以波长630nm与810nm的相对荧
2+
光强度值总和对应不同浓度的Cu 的图谱。由上述可知,本申请的探针除了可定性待测物中的金属离子,还可定量金属离子的浓度。
[0110] 实施例22
[0111] 取探针E分别与含有不同磷酸根的溶液(10μM,30μL)混合10分钟后进行荧光光谱分析,如图29所示。在上述检测中,以磷酸钠、焦磷酸钠作为化学分子、及去氧腺苷三3+
磷酸盐作为生化分子。由图29可知,由于含有不同磷酸根的化学/生化分子与Gd 的作用不同,因而造成不同的荧光光谱变化。上述机制如图2所示,表面担载有还原剂的荧光性金纳米簇与螯合剂(与还原剂相同)及金属离子混合后,螯合剂担载于金纳米簇表面上,且金属离子螯合至螯合剂与还原剂。化学/生化分子与上述探针混合后,可与探针表面的金属离子作用。
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